计算机模型解释了精神分裂症中改变的决策

今天发表在《科学》杂志上的一项新研究显示，科学家们已经建立了一个计算机“大脑回路”，或称人工神经网络，它反映了人类的决策过程，并阐明了回路在精神疾病中可能如何改变el报告。

该模型确定了受损的潜在机制决定制作在精神分裂症中常见于精神分裂症，涉及降低脑中分子的活性，称为NDMA受体。这些结果提供了新的洞察力，可以为未来的神经精神状况的发展提供信息。

“精神科的主要挑战是使大脑中神经突触发生的变化联系起来认知过程这导致精神分裂症等疾病的症状，“领导作者肖恩卡纳格博士解释，他是英国伦敦伦敦伦敦州州UCL Queen Square学院的MBPHD学生。”脑电路的计算建模可以填补这些差距。通过在突触水平改变电路模型，您可以预测神经活动和行为，然后通过实验测试。“

该团队建立了一种模型，可再现大脑如何积累证据并做出决定。他们感兴趣的决策类型是那些涉及组合多个信息的决策。例如，在决定去去度假的地方时，我们必须将关于许多因素的信息结合在内，包括成本，天气和文化体验。最初，团队希望看到他们的计算机模型是否显示出相同的决策偏见，即健康的人类对这些选择的选择，称为“pro-veriance偏见”。这描述了人类如何倾向于选择具有更多变量证据的选项。例如，当规划假期并面临两种选择时，人们通常更喜欢一个在一个属性中非常吸引人的假期，但在另一个（昂贵的价格，但天气昂贵的天气中），与另一个假期相比属性（可接受的价格和可接受的天气）。

研究人员开始为两个决策任务开始猕猴猴子并记录他们行为的模式。猴子呈现出两个系列的八个酒吧，一个在计算机屏幕的两侧，它们必须决定哪一侧具有更高的平均身高。猴子基于近30,000套信息做出决定，研究人员研究了对猴子选择的证据的时间和变化的影响。他们发现，与人类一样，猴子通常优先选择在证据上具有更大变异性的选项。

为了探索这种偏好的大脑流程，团队建立了基于计算机的电路模型。该模型包括分配给右或左选项的两组兴奋性神经细胞（神经元），使得一个组中的高活动表示对该选项的决定。两组神经元也与抑制性神经元相连，抵消并平衡兴奋性神经元的活性。然后用与猴子相同的决定任务测试电路，并且被证明能够再现相同的偏差，使得猴子使用（以及哪种人类使用）做出决定。

要了解这些决策过程如何在诸如精神分裂症的神经精神疾病中，该团队将降低突触NMDA受体的活性，该受体在每个兴奋性和抑制群中连接神经元。他们发现模型中的决策表现依赖于激发和抑制之间的平衡，这反过来受到两组神经元对NDMA受体的相对变化的影响。

已知药物氯胺酮阻断NDMA受体，用作精神分裂症的实验模型，因为它暂时再现了健康人类精神分裂症的许多症状。为了测试模型的预测与行为变化一致，团队研究了氯胺酮对猴子决策的影响。虽然在氯胺酮后，猴子在决策中变得不太准确，但它们保留了相同的亲方差偏差。在计算机上模型，决策行为的这种变化与降低的激发/抑制平衡一致。

共同携带，这表明精神分裂症和其他疾病中观察到的决策行为的变化可能因兴奋性神经元存在的NMDA受体的减少而产生。团队希望这洞察力可以为发展新的治疗方法铺平道路。

“决策偏差可以是正常行为的特征，也可以是潜在神经精神症状的缺陷，”伦敦大学学院皇后广场神经研究所认知神经科学教授、资深作者史蒂夫·肯纳利总结道。“发展神经疾病的机制解释是非常具有挑战性的，需要精心设计的实验任务，正常与异常的神经组，和计算模型。这项研究只有与牛津大学(劳伦斯·亨特博士)和耶鲁大学(诺曼·林博士;教授约翰·莫里)。我们的研究结果提供了一种回路机制，在决策偏差突出的神经精神疾病中，从突触到行为水平架起桥梁。”

---

---